基于响应面法的汽车车架耐撞性优化

利用响应面法对非承载式车身的前车架进行零件厚度的优化,在限制加速度最大峰值及总质量的情况下最大化吸收动能。针对零件数目较多的情况,采用两步构造响应面进行变量筛选、优化的方法,首先对所有零件构造较为粗糙的响应面模型,用以筛选出关键零件及非关键零件;然后对关键零件构造较为精细的响应面,在此基础上对其进行尺寸优化。对加速度采用径向基函数(radial based function,RBF)响应面,有效提高响应面的精度。采用正交设计和均匀设计的方法选取试验点,能用较少的试验点构造出满足要求的响应面。结果表明,该方法对汽车车架的耐撞性能优化具有明显的效果,同时计算代价较低。     

基于TRB结构的某SUV车保险杠耐撞性研究

以某款SUV车100%正面碰撞中的主要吸能部件保险杠为例,基于连续变截面薄板(TRB)技术,对保险杠结构进行设计优化,以期达到减少焊点、零件数量、生产工序,以及提高结构吸能能力的目的。研究结果表明:基于TRB技术设计的新型保险杠,刚度增加,在碰撞过程中吸收了更多的能量,降低了整车的变形和加速度峰值,整车的碰撞安全性能得到了改善。     

基于耐撞性可靠性优化的SUV车架改进

建立了SUV的车架和车身的有限元模型,针对40%偏置碰撞车架变形严重,车内乘员生存空间严重受到挤压的问题,提出了对车架各主要部件进行改进设计并在加强区域适当增加加强件,建立优化数学模型对前纵梁进行耐撞性可靠性优化设计。对改进和优化后的整车安全性进行碰撞仿真分析和实车实验验证,乘员生存空间得到明显的改善。     

材料特性参数对金属薄壁元件耐撞性的影响

利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件对同种材料、不同材料特性参数的金属薄壁元件进行了碰撞仿真,研究了材料特性参数对金属薄壁元件耐撞性的影响规律。结果表明:弹性模量、屈服应力及剪切模量对金属薄壁元件耐撞性的影响较泊松比大。     

基于汽车轴向耐撞性的前纵梁设计与优化

以某车型纵梁前段轴向耐撞性为优化目标,采用局部加强的方法对截面形状进行改进,增设轴向梯形槽。对改进前、后的前纵梁进行轴向碰撞仿真,并以梯形凹槽的特征尺寸为设计变量,利用序列近似优化方法对模型进行优化。结果表明,改进后的前纵梁的耐撞性得到了加强,从而为进一步提高整车耐撞性提供了参考。     

轿车保险杠耐撞性结构设计的研究

以某型国产轿车保险杠为例 ,建立了保险杠低速碰撞有限元模型。分析了仿真计算中涉及的关键问题。对保险杠系统进行了耐撞性仿真研究 ,指出了保险杠系统设计的基本准则。保险杠低速碰撞试验验证了仿真结果的可靠性。     

基于虚拟技术的汽车车身耐撞性研究

运用虚拟试验软件对汽车车身侧面进行耐撞性虚拟试验,通过虚拟试验来再现汽车车身侧面的变形情况.通过对虚拟试验与实车车身侧面耐撞性试验结果的比较分析,从而验证对汽车车身侧面进行耐撞性虚拟试验结果的有效性,为我们从理论上分析汽车车身耐撞性提供依据.     

基于耐撞性拓扑优化的汽车关键安全件设计

将耐撞性拓扑优化方法应用到车辆实际开发过程中,阐述了基于LS-DYNA显式有限元算法的耐撞性拓扑优化方法,并给出其迭代求解的数学模型。结合该方法,对某车辆的门槛梁进行40%偏置碰撞和侧面碰撞的并行拓扑优化,根据优化结果的材料分布情况进行了工程诠释。在整车碰撞有限元模型中对工程诠释结果进行了验证,结果表明：耐撞性拓扑优化方法行之有效,且拓扑优化结果使得车辆的碰撞性能有一定的提高。     

成形过程材料特性变化对整车耐撞性的影响研究

为研究冲压成形中材料特性变化对整车耐撞性产生的影响,选取某款SUV车100％正面碰撞中的关键吸能部件,利用网格映射技术将成形仿真结果即塑性应变、厚度不均等作为碰撞仿真分析的初始条件,进行引入成形工艺因素的整车耐撞性分析,并与传统的碰撞仿真结果进行对比.研究表明:塑性硬化提高了结构的刚度,可能会导致结构变形模式发生改变;成形过程中材料特性的变化对结构的变形、吸能和加速度影响很大,在碰撞仿真中需要引入成形因素,以提高仿真的精度.     

基于网格的汽车耐撞性协同设计及应用

为解决在远程、异构平台上整车商与部件商之间在汽车安全性协同设计方面的资源共享与数据安全问题,提出了一个基于网格的汽车耐撞性协同设计系统,以及一个面向计算机辅助工程协同分析的网格应用中间件.该系统基于开放式网格服务架构标准,国产网格中间件VEGA为其提供基本的网格服务.该应用中间件为汽车耐撞性协同设计提供了有限元模型装配服务、计算监控服务和结果处理服务,并基于Web服务技术实现了与网格系统的集成.最后,在局域网内搭建了实验床,将该系统应用于整车制造商与车门部件商的协同安全设计实例中,取得了预期的效果.     

基于混合近似模型的汽车正面碰撞耐撞性优化设计

以汽车前部结构主要零件的厚度为变量,采用拉丁超立方试验设计方法生成100个汽车正面碰撞有限元仿真模型样本数据并进行计算,对计算结果应用Kriging模型、最小二乘响应面模型、径向基函数模型构建前部结构质量、B柱加速度最大值和前部结构最大吸能相对于各部件厚度的三种近似模型。以B柱加速度最大值为目标,约束前部结构最大吸能、前部结构零件质量及各零件厚度,利用模拟退火算法和三种空间密集撒点优化搜索方法,最终得到一组最优的前部零件厚度组合,使得B柱加速度最大值最小。研究表明,该方法计算精度和效率较好地满足了耐撞性工程设计的需求。     

基于渐进空间拓扑优化技术的白车身传力路径规划方法

结合等效静态载荷的思想,提出了一种基于渐进空间拓扑优化技术的白车身传力路径规划方法,该方法引入专家系统,同时以车身造型和总布置参数为输入条件,从而使得到的拓扑优化结果尽可能满足工程实际要求。以某MPV的白车身传力路径规划为研究对象,对其进行考虑多种碰撞工况、顶压、多种刚度工况等的多学科拓扑优化方法研究,结果表明,基于渐进空间拓扑优化技术生成的车身拓扑优化结果能很好地满足工程设计要求,具有较高的工程实用价值。     

基于管内填充方法的客车侧翻安全性改进研究

按照欧洲ECE R66法规,建立了客车整车有限元模型,利用LS_DYNA软件模拟了客车侧翻时车身的动态响应。针对原车身结构侧翻存在的问题,提出了基于管内填充方法的结构改进方案,并进行了仿真分析和试验验证。仿真及试验结果表明,在适当位置的矩形钢管内填充石蜡、松香或环氧树脂与木屑及固化剂的混合物,都可使车身上部结构刚度提高。考虑到高温时的稳定性,环氧树脂与木屑及固化剂的混合物效果更佳。改进后的客车车身骨架在侧翻时没有与乘员生存空间发生相互穿透,满足法规要求。     

设计空间差别处理优化方法及其在汽车轻量化设计中的应用

提出了一种设计空间差别处理方法,改进了传统的设计空间移除方法会移除全局最优的弱点。首先应用昂贵点构建一个逐渐缩小的重点空间,同时将在设计空间移除方法中被删除的空间定义为其他空间,然后每次迭代都应用二阶多项式响应面（QF）同时搜索这两类空间,并分别从中选取数目不同的新的昂贵点参与QF的更新和重建。该方法采用在其他空间中选择少量新的昂贵点来代替移除空间,有效地避免了局部最优的陷阱。多个标准函数算例的验证表明,新的方法具有较高的精度和效率。将该方法应用于某款车的后车架轻量化设计中,经过优化,后车架系统的质量减小了7.67kg,即整个系统质量减小了10.4%,且其刚度性能得到提高。与以前提出的混合自适应元模型方法相比,新方法的精度和效率都有显著提高。     

基于有限元法和Taguchi方法的移动硬盘耐撞性能稳健设计

运用Taguchi参数设计方法,提出了基于数值模拟的移动硬盘跌落冲击耐撞性能稳健设计方法。以6.3cm(2.5in)移动硬盘为研究对象,建立了基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA的移动硬盘跌落冲击三维有限元模型。分析了关键结构参数对移动硬盘耐撞性能稳健性的影响,进行了移动硬盘耐撞性能稳健设计,获得使磁盘盘片接触面等效应力对地面硬度变化具有稳健性的最优参数水平组合,并进行了仿真试验验证分析。该方法为改进设计提高移动硬盘耐撞性能提供了理论依据。     

基于设计空间缩减的多学科协同优化新方法

提出一种多学科协同优化设计新方法—设计空间缩减协同优化(Design space decrease collaborative optimization,DSDCO)。根据子系统级优化结果,确定分解设计空间的平面方程,将设计空间合理分解为多个子空间,去除其中不可行设计子空间,将缩减后的设计空间传递到系统级优化。根据系统级优化在各个子空间的优化信息,择优选取系统级优化结果和下一次优化计算的设计空间,循环进行优化迭代计算,直至系统级优化值符合收敛条件。该方法通过缩减优化求解空间,不断更新系统级优化模型,将传统协同优化(Collaborative optimization,CO)中系统级非线性等式约束变换为只含有变量边界的线性不等式约束,解决了传统CO系统级求解困难的问题。DSDCO在变量有界的多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization,MDO)问题中,对原始问题约束函数的凸性无要求,对优化迭代起始点的位置无要求。分别利用数值算例、减速器设计和弹簧设计三个典型算例,验证了DSDCO方法的正确性。     

基于乘员损伤的汽车正面碰撞减速度波形优化

以车身减速度为研究对象,以乘员损伤指标为目标,对减速度波形进行简化并对其进行优化,为车身改进提供方向,实现车身耐撞性的正向设计。针对某款微型客车,在该车100%正面碰撞试验的基础上,利用乘员损伤分析软件建立了该车的正面碰撞乘员约束系统模型并对模型进行了验证。对该车的减速度波形进行了简化,以约束系统模型为基础,对简化减速度波形进行优化。针对特定的乘员损伤指标,优化得到了最优的车身减速度波形。为了提高计算效率,通过实验设计构建了乘员约束系统的Kriging近似模型的代替仿真模型。结果表明：该方法能更为合理地利用车身前部的压溃空间,为车身修改提供改进方向及目标,有利于车身安全性的正向设计,具有较强的工程实用性。     

图形法与回归分析相结合的优化设计方法

为实现数学模型难于建立的系统的优化设计，提出了一种将图形法与回归分析相结合的优化设计方法。图形法将系统输入量进行离散化处理，通过作图法获得系统模型。采用最小二乘法寻找模型系数，并最终利用回归分析评估和修改图形法所建立的数学模型，确保了模型的准确性。水轮发电机机架方案设计中引进了该方法，使结构参数在设计要求范围内达到了最佳值，实现了机架的优化设计。